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Radiometrie ist die Wissenschaft von der Messung elektromagnetischer Strahlung und ihre Anwendung in Physik, Astronomie und Geophysik. Sie ist mit der Photometrie verwandt und stellt die Erweiterung dieser „Messung des Lichts“ in die Bereiche des Infraroten und Ultravioletten, aber auch der Gammastrahlen dar.

Inhaltsverzeichnis

GrundlagenBearbeiten

Die quantitative Messung von Strahlungsintensitäten erfolgt mit verschiedenen Arten von Detektoren. Sie wandeln einen Teil der Strahlung in Wärme oder ein elektrisches Signal um, woraus unter anderem auf die Art der strahlenden Oberfläche und ihre Temperatur geschlossen werden kann. Als Vergleich dient oft der theoretisch ideale „schwarze Strahler“ und die für diesen geltenden Strahlungsgesetze.

Radiometrische GrößenBearbeiten

Um die Eigenschaften von Strahlungsquelle, Empfänger und bestrahltem Material beschreiben zu können, hat man fünf radiometrische Größen definiert. Ihnen entsprechen fünf photometrische Größen, die wegen des begrenzten Wellenlängenintervalls von sichtbarem Licht - der nach CIE genormten Hellempfindlichkeitskurve - ihr spektral gewichteter Sonderfall sind. Oft wird auch ein Index e (in nicht kursiver Schrift) in Abgrenzung zum Index v bei photometrischen Größen angehängt.

Größe Symbol SI-Einheit Beschreibung photometrische Entsprechung Symbol
Strahlungsfluss (Strahlungsleistung)   W Strahlungsenergie pro Zeit Lichtstrom  
Strahlungsenergie (Strahlungsmenge)   J Die Energie einer Anzahl von Photonen Lichtmenge  
Strahlungsstärke (Strahlstärke, Strahlungsintensität)   W/sr Strahlungsfluss pro Raumwinkel Lichtstärke  
Bestrahlungsstärke (Strahlungsstromdichte)   W/ Strahlungsfluss pro effektiver Empfängerfläche Beleuchtungsstärke  
Spezifische Ausstrahlung (Ausstrahlungsstromdichte)   W/ Strahlungsfluss pro effektiver Senderfläche Spezifische Lichtausstrahlung  
Bestrahlung   J/ Strahlungsmenge pro effektiver Empfängerfläche Belichtung  
Strahldichte   W·m−2·sr−1 Strahlungsfluss pro Raumwinkel pro effektive Senderfläche Leuchtdichte  

Als Strahlungsflussdichte (auch Irradianz)   bezeichnet man den Strahlungsfluss   oder Lichtstrom  , der das Flächenelement   durchquert. Die Strahlungsenergie, die pro Zeitspanne   auf ein Flächenelement   einfällt, bezeichnet man als Bestrahlungsstärke  , physiologisch gewichtet als Beleuchtungsstärke.

 

Die Strahlungsenergie, die pro Zeitspanne   von einem Flächenelement   ausgeht, bezeichnet man als spezifische Ausstrahlung  , physiologisch gewichtet als spezifische Lichtausstrahlung.

 

Die Strahlungsdichte (auch Radianz)   ist als Gesamtstrahldichte   die Strahlungsenergie, die pro Zeitspanne durch ein Flächenelement   in einer vorgegebenen Richtung in ein Raumwinkelement   geht, oder von diesem kommt. Physiologisch gewichtet spricht man von der Leuchtdichte, die die Helligkeitswahrnehmung angibt.   ist die scheinbar leuchtende Fläche.

 
  ist hierbei der Winkel zwischen Lichtquelle und Flächennormale

RadiometerBearbeiten

Die Detektoren zur physikalischen Messung von Strahlungsgrößen heißen Radiometer. Von den obgenannten fünf Größen werden hauptsächlich Strahlungsmenge, Bestrahlungsstärke und Strahldichte gemessen.

Ein Radiometer besteht aus der Eingangsoptik (beziehungsweise der Messöffnung/Antenne), dem spektralen Filter, dem eigentlichen Sensor, der zugehörigen Elektronik und dem Anzeigegerät beziehungsweise Display.

Gamma-RadiometrieBearbeiten

Hauptartikel: Radiometrische Datierung

Die Radiometrie von Gammastrahlung ist in der Geophysik und anderen Geowissenschaften eine wichtige Methode zur Bestimmung von Gesteinen und ihrem Stoffgehalt. Grundlage ist die Radioaktivität der in ihnen enthaltenen Nuklide, also ihre spontane Umwandlung in andere chemische Elemente. Die bei Zerfallsprozessen entstehende hochenergetische Gamma-Strahlung hat für jedes Nuklid eine typische Energieverteilung, das sog. Gammaspektrum. Die quantitative Analyse der natürlichen Isotope (vor allem Uran, Thorium, Kalium-40 und Kohlenstoff-14) erlaubt eine Charakterisierung der Gesteine.

LiteraturBearbeiten

  • Noboru Ohta, Alan R. Robertson: Colorimetry: Fundamentals and Applications, Wiley-IS&T Series, West Sussex 2006. ISBN 978-0-470-09473-0

WeblinksBearbeiten

  Commons: Radiometry – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien